Hydrogen   수소

1. 수소 (Hydrogen)

  ㅇ 자연에서 가장 풍부하고, 가장 가벼운 원소
     - 양성자 1개와 전자 1개로 구성됨


2. 수소의 화학적 특징

  ㅇ 원소기호 : H
  ㅇ 원자번호 : 1
  ㅇ 전자배치 : 1s1
  ㅇ 원자가 전자 (최외곽 전자) 수 : 1개
  ㅇ 원자가 : 1가 (monovalent)
  ㅇ 원자량(몰질량) : 약 1 (1.00794, 1.08) g/mol
  ㅇ 원자 반경 : 53 pm
  ㅇ 밀도 : 0.08988 g/㎤
  ㅇ 녹는점 : - 259.16 ℃ (13.99 K)
  ㅇ 끓는점 : - 252.879 ℃ (20.271 K) 
  ㅇ 전기음성도 : 2.20
  ㅇ 결정구조 : 육방정


3. 수소의 성질

  ㅇ 통상, 이원자 분자(H2)로 존재
     - 수소 원자 1개 보다, 수소 기체 분자(H2)로 존재함이 에너지적으로 더 안정함

  ㅇ 자연에서 풍부히 존재
     - 우주에서 가장 풍부한 원소로써, 우주 중 수소 75% (약 3/4), 헬륨 25 % 정도 라고 함
     - 단, 지구는, 수소,헬륨이 가벼워 중력이 못 붙잡어서, 대기 중 수소 0.0005 %, 헬륨 10 % 정도

  ㅇ 크기가 작고, 가볍고, 무색, 무취, 가연성 기체 (H2)
     - 작은 몰질량, 비극성

  ㅇ 가연성 큼
     - 공기 혼합물 내 수소 함유 부피 비 18 ~ 60% 정도에서, 폭발성 있음 
 
  ㅇ 다른 원소와 반응성이 큰 편임
     - 크기가 작아, 전자에 대한 인력이 커서, 비금속 원소와 공유결합을 함
     - 例) 수소와 산소와의 2:1 결합 => 물(H2O), 2:2 결합 => 과산화수소(H2O2)


4. 수소의 동위 원소

  ㅇ 자연에서 수소는, 3개의 동위 원소 형태로 존재함
     - 1H (수소,proton) : 원자핵에 1개 양성자 만 있고, 중성자는 없음
     - 2H or D (중수소,deuterium) : 원자핵에 1개 양성자, 1개 중성자 있음 (0.02%)
     - 3H or T (삼중수소,tritium) : 원자핵에 1개 양성자, 2개 중성자 있음


5. 수소 결합 (Hydrogen Bond)

  ㅇ 수소가, 크기가 아주 작고 전기음성도가 큰 원자(플루오린,산소,질소 등)와의 공유결합시,
     - 두 쌍극자 간에 강한 인력 발생
        . 전기음성도가 큰 원자( F,O,N 등)는 공유된 전자쌍을 끌어당기고 부분적인 음 전하를 띔
        . 부분적인 양 전하를 띈 수소는 인접 분자 내 원자의 비공유된 전자쌍과 상호작용하며
          인력 발생

     * [참고] ☞ naver 지식백과 등

  ㅇ 例) 물 등


6. 수소화 (Hydrogeneration)

  ㅇ 화학반응에서 수소를 흡수 또는 첨가하는 반응


7. 수소 기체의 제조

  ㅇ 물의 전기분해
     - 例) 2H2O (l) → 2H2 (g) + O2 (g)
        . 음극(Cathode) (환원반응) : 2e- + 2H2O (l) → H2 (g) + 2OH- (aq)
        . 양극(Anode) (산화반응) : 2H2O (l) → O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e-
  ㅇ 수소 보다 이온화 경향이 큰 금속(아연 등)을 묽은 산에 넣는 등
     - 例) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2